UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICAS DEPARTAMENTO ACADMICO DE QUMICA BIOLGICA Y FISIOLOGA ANIMAL BIOQUMICA T1. Metabolismo. Conceptos bsicos y visin de conjunto. Reacciones acopladas. El ATP como divisa universal de energa libre. Fuente importante de energa celular: La oxidacin de molculas carbonadas. Las vas metablicas presentan muchos motivos recurrentes.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICASDEPARTAMENTO ACADMICO DE QUMICA BIOLGICA Y FISIOLOGA ANIMAL

BIOQUMICA

T1. Metabolismo. Conceptos bsicos y visin de conjunto. Reacciones acopladas. El ATP como divisa universal de energa libre. Fuente importante de energa celular: La oxidacin de molculas carbonadas. Las vas metablicas presentan muchos motivos recurrentes.Ms.C. Patricia Elizabeth Torres Plasencia .

El metabolismo est constituido por muchas reacciones acopladas e interconectadasLos seres vivos necesitan un suministro continuo de energa libre para tres fines principales: La realizacin de trabajo mecnico en la contraccin muscular y otros movimientos celulares.El transporte activo de iones y molculas.La sntesis de macromolculas y otras biomolculas a travs de precursores sencillos.La energa libre utilizada en estos procesos, que mantiene a un organismo lejos del estado de equilibrio, se extrae del entorno. El metabolismo consta de reacciones que liberan energa y reacciones que la requierenEl metabolismo consiste de una serie de reacciones qumicas interconectadas que comienzan con una molcula en particular y la transforman en otra u otras molculas segn un esquema bien definido.Existen muchas vas metablicas, son interdependientes y su actividad est coordinada predominantemente por los enzimas alostricos. Las vas metablicas se pueden clasificar en dos tipos: 1. aquellas que convierten la energa en formas biolgicamente tiles (catablicas) y 2. aquellas que precisan de un aporte energtico para su funcionamiento (anablicas). Existen vas anfiblicas, normalmente las vas biosintticas y degradativas son casi siempre distintas (por razones energticas y de control).Una reaccin termodinmicamente favorable puede dirigir otra desfavorableCmo se agrupan las reacciones individuales para formar un va especfica?. Una va debe cumplir al menos dos criterios: 1. las reacciones individuales deben ser especficas y 2. el conjunto de las reacciones que forman la va debe ser termodinmicamente favorable.A B+CG= +21 KJ mol (+5 Kcal mol)B DG= -34 KJ mol (-8 Kcal mol)A C+D G= -13 KJ mol (-3 Kcal mol)

El ATP es la divisa universal de energa libre en los sistemas biolgicosLa hidrlisis del ATP es exergnicaLa forma activa del ATP es normalmente un complejo de ATP con Mg o Mn. Es una molcula rica en energa porque su componente trifosfato contiene dos enlaces anhdrido fosfrico.Parte de la energa libre liberada en la oxidacin de las molculas combustibles (org. quimitrofos) o de la luz (org. auttrofos), se transforma en ATP (a partir de ADP + Pi).El ciclo ATP-ADP, es la forma fundamental de intercambio de energa en los seres vivos. Algunas reacciones biosintticas pueden dirigirse por la hidrlisis de nuclesidos trifosfato anlogos al ATP (GTP, UTP, CTP). Sin embargo, el ATP desempea un papel primordial en el metabolismo energtico. Adems el NAD+ y el FAD derivan de l.La hidrlisis del ATP dirige el metabolismo desplazando el equilibro de las reacciones acopladas. Una reaccin termodinmicamente desfavorable, puede resultar posible al acoplarse a la hidrlisis de ATP.El elevado potencial de transferencia de grupos fosforilo del ATP, se debe a diferencias estructuradas entre el ATP y sus productos de hidrlisis.ATP + HO ADP + Pi + H G= -30,5 KJ mol (-7,3 Kcal mol)

Glicerol 3-fosfato + HO Glicerol + Pi G= -9,2 KJ mol (-2,2 Kcal mol) De acuerdo a lo observado, el ATP tiene mayor tendencia a transferir su grupo fosforilo terminal, la G de la hidrlisis del ATP depende de G de los productos - G de los reactantes. Esto se fundamenta en el estudio de la estructura de estas especies qumicas mediante tres factores: Estabilizacin por resonancia, repulsin electrosttica y estabilizacin por hidratacin.

El potencial de transferencia de fosforilos es una forma importante en la transformacin de la energa celular.

Fuentes de ATP durante el ejercicio. Durante los segundos iniciales, la fuente de energa para el ejercicio, son los compuestos de alto potencial de transferencia existentes (ATP y creatina fosfato). Tras ello, el ATP debe ser regenerado mediante las vas metablicas.

La oxidacin de las molculas carbonadas es una fuente importante de energa celularEn los sistemas biolgicos, el ATP se utiliza como el principal dador inmediato de energa libre (no como una forma de almacenamiento a largo plazo). En una clula tpica el ATP se consume dentro del minuto siguiente a su formacin. El carbono de las molculas combustibles, tales como la glucosa y las grasas, se oxida hasta CO, y la energa liberada se utiliza para regenerar el ATP a partir de ADP y Pi.Ciclo ATP-ADP. Es el modo fundamental de intercambio de energa en los seres vivos.

Cuanto ms reducido se encuentre el carbono de partida, ms exergnica ser su oxidacin.

Los compuestos de alto potencial de transferencia de fosforilos pueden acoplar la oxidacin del carbono con la sntesis de ATP.Qu parte de la energa liberada en la oxidacin de un compuesto carbonado se convierte en ATP?

El 1,3 bisfosfoglicerato tiene un alto potencial de transferencia de fosforilos (sntesis de ATP). La energa de oxidacin es capturada inicialmente en este compuesto fosforilado de alta energa y posteriormente utilizada para formar ATP.

Los gradientes de iones a travs de membranas proporcionan una forma importante de energa celular que puede acoplarse con la sntesis de ATP.Los gradientes de iones son formas verstiles de acoplar reacciones termodinmicamente desfavorables con otras favorables. En los animales, gradiente de protones formado en la oxidacin de los combustibles carbonados proporcionan ms del 90% del ATP formado (fosforilacin oxidativa).

La energa de los alimentos se extrae en tres etapas

Las vas metablicas presentan muchos motivos recurrentesEl metabolismo parece un proceso complejo y difcil, sin embargo, existen algunos aspectos unificadores (metabolitos, reacciones y esquemas de regulacin) que indican una herencia evolutiva comn. Las caractersticas comunes son las siguientes:A. Los transportadores activados son un ejemplo del diseo modular y de economa del metabolismo:1. Transportadores activados de electrones en la oxidacin de combustibles. NAD+

FAD

2. Transportadores activados de electrones para la biosntesis reductora (NADPH). 3. Transportador activado de fragmentos de dos carbonos (Acetil-CoA).

B. Muchos de los transportadores activados, son derivados de vitaminas.

1. Reacciones de oxidacin reduccin.2. Reacciones para la formacin de enlaces.

C. Las reacciones clave se repiten a lo largo del metabolismo.Las miles de reacciones metablicas se pueden clasificar en slo 6 tipos (cada tipo con reacciones especficas repetidas).

3. Reacciones de isomerizacin.4. Reacciones de transferencia de grupos.

5. Reacciones de hidrlisis. 6. Reacciones de adicin de grupos funcionales a un doble enlace o las de eliminacin de grupos para formar dobles enlaces

D. Los procesos metablicos se regulan de tres formas principales.El metabolismo se regula mediante:1. Control de la cantidad de cada enzima2. Control de la actividad cataltica 3. Control de la accesibilidad de los sustratos

La carga energtica regula el metabolismo, altas [ATP] inhiben el catabolismo y estimulan el anabolismo.